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Échangeur de chaleur à tête flottante
Un échangeur de chaleur à tête flottante est un type d'échangeur de chaleur dans lequel une seule extrémité de la plaque tubulaire est fixée à la coque, tandis que l'autre extrémité est libre de se déplacer par rapport à la coque, appelée tête flottante.
Description
Échangeur de chaleur à tête flottante
Un échangeur de chaleur à tête flottante est un type déchangeur de chaleur dans lequel une seule extrémité de la plaque tubulaire est fixée à la coque, tandis que lautre extrémité est libre de se déplacer par rapport à la coque, appelée tête flottante. La tête flottante se compose dune plaque tubulaire flottante, dun anneau à crochet et dun couvercle dextrémité de tête flottante. Il est détachable, ce qui permet de retirer le faisceau de tubes de la coque. La déformation thermique entre le faisceau de tubes et la coque nest pas contrainte, empêchant ainsi la génération de contraintes thermiques. Ses avantages incluent un nettoyage facile entre les tubes et à l’intérieur des tubes sans stress thermique. Cependant, sa structure est complexe, son coût est plus élevé que celui des échangeurs de chaleur à plaques tubulaires fixes, léquipement est encombrant, la consommation de matériaux est élevée et linspection du petit couvercle sur la tête flottante nest pas possible pendant le fonctionnement. Des exigences élevées en matière d’étanchéité sont nécessaires lors de la fabrication. Il convient aux applications dans lesquelles il existe une différence de température significative entre la calandre et le faisceau de tubes ou dans lesquelles lentartrage du fluide côté calandre est probable.
Table des matières
1. Introduction
2. Structure
3. Exigences de conception
4. Avantages et inconvénients
▪ Avantages
▪ Inconvénients
5. Processus de fabrication
6. Contrôle de qualité
7. Caractéristiques
8. Défauts et contre-mesures
Introduction de léchangeur de chaleur à tête flottante
Dans un échangeur de chaleur à tête flottante, une extrémité de la plaque tubulaire est fixée entre la coque et la boîte à tubes, tandis que lautre extrémité, appelée tête flottante, peut se déplacer librement à lintérieur de la coque. Le faisceau de tubes, ainsi que la tête flottante, peuvent se dilater et se contracter axialement lorsquils sont chauffés, éliminant ainsi complètement les contraintes thermiques différentielles.
Structure déchangeur de chaleur à tête flottante
Percez des trous entre les rainures concaves et trapézoïdales et filetez ou soudez plusieurs vis uniformément réparties. La bride à tête flottante est concave et trapézoïdale pour une double étanchéité, et les déflecteurs et les saillies trapézoïdales communiquent entre eux et sont situés sur la bride large au niveau de la même face dextrémité. Les saillies concaves et trapézoïdales, ainsi que les déflecteurs, correspondent en conséquence aux rainures concaves et trapézoïdales de la plaque de tube de direction flottante. La bride sans tête sphérique pliée est soudée au couvre-culasse flottant et ses trous de vis de bride correspondent aux trous filetés ou aux vis de la plaque tubulaire à tête flottante. Des boulons ou des écrous sont utilisés pour fixer et serrer les rainures concaves et trapézoïdales, ainsi que les rainures des déflecteurs et leurs joints. Si nécessaire, lépaisseur et le diamètre de la plaque de tube de direction flottante peuvent être augmentés de manière appropriée, ainsi que les modifications correspondantes dans les dimensions des composants associés. De plus, un anneau en acier assisté par force externe est configuré, avec son diamètre intérieur plus grand que le diamètre extérieur de la feuille de tube de direction flottante. Une extrémité de lanneau en acier est bridée et reliée au côté intérieur de la surface détanchéité concave ou trapézoïdale sur la bride de tête extérieure, tandis que lautre extrémité est bridée ou reliée à la rainure concave dorigine et à son joint ou joint circulaire extérieur sur le flotteur. feuille de tube de direction.
Exigences de conception des échangeurs de chaleur à tête flottante
Avec le développement de l’économie, divers types et formes d’échangeurs de chaleur sont rapidement apparus. Des normes ont été établies en Chine pour certains types déchangeurs de chaleur afin de répondre aux besoins croissants, formant une série. Un échangeur de chaleur bien conçu doit répondre aux exigences de base suivantes :
1. Atteignez raisonnablement les conditions de processus spécifiées.
2. Structurellement sûr et fiable.
3. Facile à fabriquer, installer, exploiter et entretenir.
4. Économiquement raisonnable.
Une extrémité de la plaque tubulaire dans un échangeur de chaleur à tête flottante est fixée à la coque, tandis que lautre extrémité est libre de se déplacer à lintérieur de la coque. Par conséquent, lorsqu’il existe une différence de température significative entre les deux milieux, aucune contrainte thermique différentielle n’est générée entre le faisceau de tubes et la coque. Lextrémité de la tête flottante est conçue pour être détachable, permettant une insertion ou une extraction facile du faisceau de tubes de la coque (peut également être conçue comme non détachable). Cela facilite l’inspection et le nettoyage. Cependant, la structure de cet échangeur de chaleur est complexe et le petit couvercle sur lextrémité flottante nest pas visible pendant le fonctionnement, ce qui rend létanchéité particulièrement importante lors de linstallation.
La structure de léchangeur de chaleur à tête flottante, en particulier la partie à tête flottante, peut être conçue sous diverses formes selon différentes exigences. En plus de garantir que le faisceau de tubes peut se déplacer librement dans léquipement, la commodité dinspection, dinstallation et de nettoyage de la partie tête flottante doit également être prise en compte.
Lors du processus de conception, le diamètre extérieur (Do) de la plaque de tube de direction flottante doit être pris en compte. Ce diamètre doit être inférieur au diamètre intérieur (Di) de la coque. Lespace recommandé (b1) entre la plaque de tube de direction flottante et la paroi interne de la coque est généralement de 3 à 5 mm. Cela permet de retirer le faisceau de tubes de la coque après avoir retiré lanneau à crochet, ce qui facilite linspection et le nettoyage. Lassemblage du couvre-culasse flottant ne peut avoir lieu quaprès linsertion du faisceau de tubes. Lespace nécessaire pour le couvre-culasse flottant pendant lassemblage doit donc être pris en compte dans la conception.
Lanneau à crochet joue un rôle crucial en assurant létanchéité de la tête flottante et en empêchant les fuites entre les fluides. Grâce aux progrès dans la conception et à la technologie de fabrication des échangeurs de chaleur à tête flottante et à laccumulation dune expérience dutilisation à long terme, la structure de lanneau à crochet a été continuellement améliorée et perfectionnée.
Lanneau à crochet est généralement dune structure ouverte, nécessitant une étanchéité fiable, une structure simple et compacte et une facilité de fabrication et de démontage.
Les échangeurs de chaleur à tête flottante, avec leur grande fiabilité et leur grande adaptabilité, ont accumulé une riche expérience au cours dune utilisation à long terme, favorisant continuellement leur propre développement. Ainsi, ils continuent de dominer parmi les différents types d’échangeurs de chaleur.
Avantages et inconvénients de léchangeur de chaleur à tête flottante
Avantages de léchangeur de chaleur à tête flottante :
1. Le faisceau de tubes peut être retiré pour faciliter le nettoyage des côtés du tube et de la coque.
2. Non limité par les différences de température entre les supports.
3. Peut fonctionner à des températures et pressions élevées, généralement jusquà 450 degrés Celsius et 6,4 MPa.
4. Convient aux applications où le tartre est important.
5. Applicable dans les situations où le côté du tube est sujet à la corrosion.
Inconvénients de l’échangeur de chaleur à tête flottante :
1. Les petites têtes flottantes sont sujettes aux fuites internes.
2. Consommation élevée de matériaux métalliques, avec un coût 20 % plus élevé.
3. Structure complexe.
Processus de fabrication déchangeur de chaleur à tête flottante
Le processus de fabrication des équipements déchange thermique implique la sélection et les tests de matériaux, les tests de composition chimique et les tests de performances mécaniques. Après sêtre assuré que la composition chimique et les propriétés mécaniques des plaques dacier répondent aux exigences, le
la plaque subit un redressage à laide de méthodes telles que le redressage manuel, le redressage mécanique et le redressage à la flamme.
Préparation du matériau – Marquage – Découpe – Traitement des bords (contrôle des défauts) – Formage – Appairage – Soudage – Contrôle qualité de la soudure – Soudage d’assemblage – Essais de pression
Inspection de la qualité des échangeurs de chaleur à tête flottante
Les équipements chimiques sont soumis à des inspections de matériaux non seulement avant la fabrication, mais également à différentes étapes du processus de fabrication.
Caractéristiques de léchangeur de chaleur à tête flottante
Une extrémité de la plaque tubulaire dans un échangeur de chaleur à tête flottante est fixée entre la coque et la boîte à tubes, tandis que lautre extrémité de la plaque tubulaire peut se déplacer librement à lintérieur de la coque. Cette caractéristique est visible sur le terrain. La dilatation thermique entre la coque et le faisceau de tubes est libre et le faisceau de tubes peut être retiré pour faciliter le nettoyage entre les tubes et à lintérieur des tubes. Linconvénient est que la structure est complexe et que le coût est plus élevé (20 % plus élevé que les échangeurs de chaleur à plaques tubulaires fixes). Les fuites au niveau de la tête flottante pendant le fonctionnement ne sont pas faciles à détecter. Léchangeur de chaleur à tête flottante convient aux conditions dans lesquelles il existe une différence de température significative entre la calandre et le faisceau de tubes ou dans lesquelles le fluide côté calandre est sujet à lentartrage.
Défauts et contre-mesures de léchangeur de chaleur à tête flottante
Dans le processus de production, en raison du rinçage de la plaque tubulaire dans léchangeur de chaleur à tête flottante par leau, la cavitation et la corrosion des traces de produits chimiques, des fuites se produisent souvent au niveau des cordons de soudure de la plaque tubulaire. Cela conduit au mélange de leau et des matières chimiques, ce qui rend difficile le contrôle de la température du processus de production et entraîne la production dautres produits, affectant considérablement la qualité des produits et réduisant les qualités des produits. Après que des fuites se produisent au niveau des cordons de soudure des plaques tubulaires du condenseur, les entreprises utilisent généralement des méthodes de soudage traditionnelles pour les réparations. Les contraintes internes sont facilement générées dans la plaque tubulaire et difficiles à éliminer, provoquant des fuites dans dautres échangeurs de chaleur. Les entreprises utilisent le pressage, inspectent les conditions de réparation des équipements, soudent à plusieurs reprises, expérimentent et il faut plusieurs jours à 2 à 4 personnes pour effectuer la réparation. Après quelques mois dutilisation, la corrosion se produit à nouveau au niveau des cordons de soudure des plaques tubulaires, entraînant un gaspillage de main dœuvre, de matériaux et de finances, augmentant ainsi les coûts de production. En utilisant des matériaux composites de haut poids moléculaire pour la résistance à la corrosion et à lérosion, et en protégeant à lavance les nouveaux échangeurs de chaleur, non seulement les problèmes de soudage et de ponçage sont résolus efficacement, mais la corrosion chimique des surfaces métalliques et des points de soudure des échangeurs de chaleur est également évitée lors de lentretien périodique ultérieur. . Même si des fuites surviennent après utilisation, elles peuvent être réparées rapidement grâce à la technologie, évitant ainsi les réparations par soudage à long terme qui affectent la production. Cest cette gestion fine qui réduit considérablement la probabilité de fuites des échangeurs de chaleur, réduisant non seulement les coûts dachat déquipements, mais garantissant également la qualité des produits, les délais de production et augmentant la compétitivité des produits.
Échangeur de chaleur à tête flottante
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